El gas natural es la materia prima utilizada en la mayor parte de la producción mundial de metanol. El metanol es un producto petroquímico líquido primario fabricado a partir de combustibles fósiles renovables y no renovables que contienen carbono e hidrógeno. Con un átomo de carbono, el metanol es el alcohol más simple. Es un líquido incoloro e insípido y se le conoce comúnmente como «alcohol de madera».

El gas estancado puede monetizarse produciendo metanol químico (o de grado de combustible) y transportándolo al mercado. Desde la década de 1980, se ha producido un cambio significativo en el funcionamiento del mercado del metanol. Los productores remotos de metanol han empezado a ganar cuota de mercado frente a los centros de producción establecidos desde hace tiempo y cercanos a los clientes. La economía del gas ha sido el motor de estos cambios. Con el aumento de la demanda de gas, los productores de metanol de América del Norte y Europa se han visto obligados a abandonar el mercado. Como el metanol puede transportarse fácilmente, la producción de metanol se ha trasladado a lugares remotos donde el gas es más barato.

Uso del metanol

El metanol es un componente químico que se utiliza para producir formaldehído, ácido acético y otros productos químicos intermedios. La Fig. 1 muestra la gama de productos derivados del metanol. Una cantidad importante de metanol se utiliza para fabricar éter butílico terciario de metilo, un aditivo utilizado en la gasolina de combustión más limpia. El metanol es uno de los combustibles que podrían sustituir a la gasolina o al gasóleo en turismos, camiones ligeros y camiones y autobuses de gran tonelaje. Debido a su excelente rendimiento y a sus características de seguridad contra incendios, el metanol es el único combustible utilizado en los coches de carreras tipo Indianápolis. El metanol también se considera uno de los principales candidatos para las aplicaciones de pilas de combustible en vehículos.

  • Fig. 1-Rutas GTL indirectas para la monetización del gas.

Historia

El metanol se produjo por primera vez mediante la destilación destructiva de la madera. A medida que crecía la demanda, se desarrollaron procesos sintéticos para producir metanol de forma económica. La Fábrica de Anilina y Soda de Baden/Badische Anilin- und Soda-Fabrik (BASF), que realizó la mayor parte de los trabajos pioneros en la química del gas de síntesis, obtuvo la primera patente para la producción de metanol en 1913. La primera planta de metanol sintético a escala comercial se puso en marcha en 1923 en la fábrica de BASF en Leuna. El proceso de fabricación de metanol se basaba en un catalizador de zinc/cromo que convertía los óxidos de carbono y el hidrógeno en metanol a presiones de 300 bares y temperaturas superiores a 300 °C. La alta presión no sólo imponía limitaciones al tamaño máximo de los equipos, sino que también suponía un elevado consumo de energía por tonelada de producto. A principios de la década de 1970 se comercializó la síntesis de metanol a baja presión desarrollada por Imperial Chemical Industries (ICI), que se basaba en un catalizador de cobre que funcionaba a presiones (< 100 bares) y temperaturas (de 200 a 300 °C) más bajas. El proceso se denominó proceso de metanol a baja presión de ICI.

Proceso de metanol

La producción de metanol suele requerir tres pasos:

  • Preparación de gas de síntesis
  • Síntesis de metanol
  • Purificación/destilación de metanol

Preparación de gas de síntesis

La preparación de gas de síntesis es muy similar al proceso Fisher-Tropsch (FT) de gas a líquidos (GTL), pero una diferencia importante es la escala a la que se produce el gas de síntesis. El syngas para la síntesis de metanol puede prepararse mediante la oxidación parcial (POX) o el reformado con vapor de la materia prima de gas natural. Para una materia prima de gas natural con pocas impurezas de hidrocarburos pesados y azufre, se considera que una planta basada en el reformado con vapor es más rentable, con mayor fiabilidad y mayor eficiencia energética. Las unidades basadas en POX suelen ser más adecuadas para la generación de gas de síntesis a partir de materias primas con hidrocarburos pesados (por ejemplo, fuel oil). Una unidad basada en POX para la alimentación de gas natural requiere una planta de separación de aire más grande y suele producir syngas sub-estequiométrico, que requiere un procesamiento adicional para la síntesis de metanol.

El gas natural puede reformarse al vapor con cualquiera de los siguientes esquemas:

  • Reformado tubular con un horno reformador encendido
  • Reformado combinado con un horno reformador encendido seguido de un reformado autotérmico con soplado de oxígeno (ATR)
  • Reformado con intercambio de calor sin horno reformador tubular, pero con ATR

Síntesis de metanol

Todas las plantas comerciales de metanol utilizan actualmente la tecnología de síntesis en fase gaseosa. La presión del bucle de síntesis, el tipo de reactor utilizado y el método de recuperación del calor residual diferencian ampliamente los esquemas de síntesis de metanol en fase gaseosa. Todos los procesos modernos de metanol de gran capacidad utilizan bucles de síntesis de baja presión con catalizadores a base de cobre. Se utilizan reactores de tipo Quench, intercooler de varios lechos o isotérmicos para minimizar el tamaño del reactor y maximizar la recuperación del calor residual del proceso.

Purificación/destilación del metanol

El metanol crudo, recibido de un reactor de síntesis en fase gaseosa que utiliza gas de síntesis con un número estequiométrico de 2 o superior, tendrá un exceso de agua (25 a 35%). Además de eliminar los componentes más ligeros en una columna de relleno, esta agua y otros componentes pesados se eliminan en una columna de refinado. El servicio de calor del rebobinador suele obtenerse enfriando el gas de síntesis en la parte delantera de la planta. Se suele utilizar un esquema de destilación de dos o tres columnas.

Los esquemas de destilación de metanol utilizados por diferentes licenciadores son similares. El esquema de destilación de dos columnas ofrece bajos gastos de capital, y el esquema de destilación de tres columnas ofrece características de bajo consumo de energía. Normalmente se elige el esquema que se integra mejor con la sección de preparación y síntesis del gas de síntesis. Varios proveedores de tecnología conceden licencias de la tecnología de proceso para el metanol:

  • Synetix
  • Lurgi
  • Haldor Topsoe
  • Mitsubishi Chemicals
  • KBR

Criterios de selección

Hasta hace unos años, se consideraba que el tamaño de una planta de metanol a gran escala de un solo tren era de 2000 a 2500 toneladas métricas por día. Sin embargo, las economías de escala y las condiciones del mercado están impulsando la tendencia a construir plantas de mayor tamaño, con capacidades superiores a 3.000 mil toneladas diarias. Actualmente se están construyendo dos plantas con capacidades de 5.000 toneladas métricas al día y se están debatiendo varias plantas de metanol de gran tamaño. El consumo típico de gas para una planta de metanol a escala mundial oscila entre 28 y 31 millones de Btu por tonelada métrica de producto, en función del LHV de la alimentación; por tanto, una planta de metanol de 5000 toneladas métricas al día utilizará aproximadamente 157 MMscf/D de gas. Para una vida útil del proyecto de 20 años, se necesita un yacimiento de gas de al menos 1,15 Tcf para soportar una planta de este tamaño.

La economía del metanol depende mucho del coste de producción y del precio de venta del metanol. El mercado del metanol es volátil y competitivo, con grandes oscilaciones de precio. Los principales componentes del coste de producción del metanol son el precio del gas y el coste de inversión de la planta. Varias fuentes bibliográficas presentan los costes de inversión de las plantas de metanol basadas en la reformación por vapor. Se espera que los costes de inversión de las plantas de metanol a gran escala basadas en tecnologías avanzadas de generación de gas de síntesis sean menores. Un productor situado en un lugar remoto también debe tener en cuenta los costes de envío para transportar el producto de metanol al mercado.

Demanda de metanol

La eliminación gradual del éter butílico terciario (MTBE) en Estados Unidos tendrá un efecto en la demanda mundial de metanol; sin embargo, se espera que la eliminación gradual sea lenta y prolongada. El mercado del metanol está actualmente saturado con una capacidad disponible adecuada. Se espera que las nuevas plantas de gran capacidad entren en funcionamiento en 2004-2005.

El mercado del metanol está saturado; sin embargo, se espera que se construyan nuevas plantas. En el futuro, la nueva producción de bajo coste desplazará a los actuales productores de alto coste, a menos que se establezcan nuevas aplicaciones para el metanol. Además de los mercados tradicionales, el metanol tiene potencial para ser utilizado en diversas aplicaciones: generación de energía mediante pilas de combustible, como combustible para el transporte directamente o mediante pilas de combustible, y como materia prima para la producción de olefinas. Estas nuevas aplicaciones, si se establecen, podrían provocar un aumento de la demanda de plantas de metanol.

  1. 1.0 1.1 Haid, J. y Koss, U. 2001. La tecnología Mega-Methanol de Lurgi abre la puerta a una nueva era en las aplicaciones downstream. Ponencia presentada en el Simposio de Conversión de Gas Natural 2001, Girdwood, Alaska, 17-22 de junio.
  2. LeBlanc, J.R. 1994. Economic Considerations for New Methanol Projects. Hydrocarbon Technology Intl.
  3. Fitzpatrick, T. 2000. LCM-Leading the Way to Low Cost Methanol. Documento presentado en la Conferencia Mundial sobre el Metanol 2000, Copenhague, Dinamarca, 8-10 de noviembre.

Papeles notables en OnePetro

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Ver también

Opciones de utilización del gas

Gas a líquidos (GTL)

Gas a energía

Gas por tuberías

Gas como materia prima para fertilizantes

Monetización de gas varado

Gas varado

Transporte de gas varado como hidratos

PEH:Monetización_del_gas_tratado